Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik
# Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik

48.0335037.851866Koordinaten: 48° 2′ 0,6″ N, 7° 51′ 6,7″ O

Das Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik IWM in Freiburg ist eine Einrichtung der Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Das Fraunhofer IWM ist Forschungs- und Entwicklungspartner der Industrie und von öffentlichen Auftraggebern zu Themen der Sicherheit, Zuverlässigkeit, Lebensdauer und Funktionalität von Werkstoffen in Bauteilen und Fertigungsverfahren. Mit seinen Geschäftsfeldern und deren Leistungsspektrum ist das Fraunhofer IWM Forschungs- und Entwicklungspartner für die Bewertung und Weiterentwicklung hochbeanspruchter Werkstoffe und Bauteile und der Optimierung relevanter Fertigungsverfahren. Es wurde 1971 in Freiburg (Breisgau) gegründet und 1992 mit dem Standort in Halle (Saale) erweitert. Der Institutsteil Halle des Fraunhofer IWM wurde zum 1. Januar 2016 zum eigenständigen Fraunhofer-Institut für Mikrostruktur von Werkstoffen und Systemen IMWS.

## Kompetenzen

Die Werkstoffmechanik des Fraunhofer IWM umfasst alle Fragen der Funktion, des Verhaltens und der Eigenschaften von Werkstoffen während ihrer Entwicklung, ihrer Herstellung, ihrer Verarbeitung und ihres Einsatzes. Basierend auf werkstoffmechanischem Know-how können die Eigenschaften, Funktionen und Belastungsgrenzen von Werkstoffen und Bauteilen für die gewünschten Anforderungen bewertet, eingestellt und verbessert werden. Die Expertise des Fraunhofer IWM liegt in den Bereichen, in denen Werkstoffe in Bauteilen und Fertigungsverfahren extremen und komplexen Belastungsbedingungen ausgesetzt sind und in denen Verbesserungen in Leistungsfähigkeit und Funktionen daher nur durch ein ganzheitliches Verständnis realisiert werden können. Aus dem Zusammenspiel von Experiment und Simulation werden Lösungen für werkstoffbezogene Fragen aus nahezu allen Industriebereichen erarbeitet. Als wissenschaftlich-technologisches „Handwerkszeug“ dienen dabei die Kernkompetenzen des Instituts:

## Werkstoff- und Bauteilcharakterisierung

Das Fraunhofer IWM charakterisiert und bewertet die Eigenschaften von Werkstoffen in Bauteilen und Fertigungsverfahren und das Verhalten von Bauteilen auf vielen Skalen. Es betrachtet Entwicklung, Fertigung und Einsatz von Werkstoffen und Bauteilen integral und unterstützt dabei, neue Funktionen und Fertigungsschritte zu realisieren.

## Werkstoffmodellierung und Simulation

Um die Eigenschaften von Werkstoffen aus ihrer inneren Struktur abzuleiten, entwickelt und nutzt das Fraunhofer IWM mechanismen-basierte Werkstoffmodelle. Über solche Struktur-Eigenschaftsbeziehungen kann umgekehrt Einfluss auf die Strukturentwicklung bei der Herstellung und im Einsatz genommen werden.

## Tribologie und Oberflächendesign

Im Rahmen der Tribologie und des Oberflächendesign werden Beanspruchungen an Oberflächen analysiert und für mehr Funktionalität und Leistungsfähigkeit modifiziert.

## Forschung

Die Projektbearbeitung im Fraunhofer IWM erfolgt in fünf Geschäftsfeldern. Je nach Projektthema wird ein interdisziplinäres Team mit den erforderlichen Kompetenzen zusammengestellt.

### Fertigungsprozesse

Das Geschäftsfeld betreibt die Untersuchung und technologische Entwicklung von effizienten und sicheren Fertigungsprozessen zur Herstellung von Halbzeugen und Bauteilen mit funktionalen Eigenschaften. Im Vordergrund stehen pulvertechnologische Prozesse inklusive komplexer Fluidsysteme bis hin zur Mikrofluidik, das Umformen und Bearbeiten von duktilen Werkstoffen sowie Bearbeitungsverfahren für spröde Werkstoffe und die Glasformgebung.

### Tribologie

Das Geschäftsfeld betreibt Reibungs- und Verschleißforschung. Es optimiert tribologische Systeme und entwickelt Lösungen für Reibungsminderung und Verschleißschutz durch technische Keramik, durch neuartige Schmierstoffe, tribologische Schichtsysteme sowie durch fertigungstechnisch konditionierte Tribowerkstoffe. Reibungs-, Abrieb-, Einlauf- und Verschleißmechanismen werden aufgeklärt sowie die Tribochemie von Maschinenelementen wie Wälz- und Gleitlager, Schneid- und Umformwerkzeuge und Motor- und Getriebeelemente. Dazu werden experimentelle Untersuchungen, Multiskalenmodellierung und numerische Simulation als auch die Mikrostrukturanalyse genutzt.

### Bauteilsicherheit und Leichtbau

Die Bewertung der Sicherheit und der Gebrauchseignung von Bauteilen mit hohen sicherheitstechnischen Anforderungen unter betriebsrelevanten Beanspruchungen stehen im Mittelpunkt des Aufgabenspektrums. Die Palette der Anwendungen reicht von Sicherheitsnachweisen von Kraftwerkkomponenten über den Nachweis der Fehlertoleranz von Bauteilen der Raumfahrt, der Lebensdaueranalyse von thermomechanisch beanspruchten Komponenten in Kraftwerken und Automobilen bis zur Crashanalyse von Fahrzeugkomponenten. Dabei sind neben dem Einsatzverhalten moderner Werkstoffe auch Fügeverbindungen und Hybridbauweisen von zentraler Bedeutung.

### Werkstoffbewertung, Lebensdauerkonzepte

Das Geschäftsfeld bewertet den Einfluss von Mikrostruktur, Eigenspannungen und Schädigung auf Funktionalität und Lebensdauer von Bauteilen. Ein besonderer Fokus liegt dabei auf der Verknüpfung von zielgerichteten Analysen und Experimenten mit fortschrittlichen Werkstoffmodellen. Schwerpunkte der Arbeiten sind die Modellierung zyklischer thermo-mechanischer Beanspruchungen und die Aufklärung von Degradationsmechanismen der Korrosion, Spannungsrisskorrosion und Wasserstoffversprödung. Bei akuten Schadensfällen erstellt das Geschäftsfeld Gutachten.

## Finanzierung und Personalstand

Der Betriebshaushalt wird finanziert durch externe Erträge und institutionelle Förderung (Grundfinanzierung). Der Betriebshaushalt des Fraunhofer IWM ist mit 25,4 Millionen Euro gegenüber dem Vorjahr praktisch unverändert geblieben, der Anteil der Industrieerträge lag dabei bei 25,1 Prozent. Der Investitionshaushalt lag 2022 bei 2,3 Millionen Euro.

Ende 2022 sind am Fraunhofer IWM insgesamt 327 Personen beschäftigt. Davon sind 56 Mitarbeiter als Hilfspersonal (Hilfskräfte, Praktika, Ausbildung, Abschlussarbeiten). Das Stammpersonal setzt sich zusammen aus 136 wissenschaftlichen Mitarbeitern, 71 technischen Beschäftigten sowie 55 Angestellten in Verwaltung und Institutsleitung. Neun Lehrlinge werden in vier Berufsbildern ausgebildet.

